基于DSP的光伏并网系统MPPT算法研究
光伏并网控制系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法
光伏并网控制系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法光伏并网控制系统的最大功率点跟踪(MPPT)方法【大比特导读】最大功率点跟踪(MPPT)是光伏并网逆变器控制策略中的核心技术之一。
本文首先介绍了光伏组件的输出特性，然后具体分析了3种典型的MPPT控制方法，并总结3种方法各自的特点和不足。
摘要：最大功率点跟踪(MPPT)是光伏并网逆变器控制策略中的核心技术之一。
本文首先介绍了光伏组件的输出特性，然后具体分析了3种典型的MPPT控制方法，并总结3种方法各自的特点和不足。
关键字：光伏发电系统，最大功率点跟踪，MPPT控制方法1 引言日本福岛核电站事故之后，多国陆续宣布暂停核电建设，而太阳能是永不枯竭的清洁能源，并且更加稳定、安全。
据国家权威数据，在“十二五”期间，中国光伏发电装机容量达到2000万千瓦。
但由于光伏组件本身特性的非线性，受环境温度、日照强度、负载等因素的影响，均会使其输出最大功率点发生变化，导致光伏组件转换效率很低。
而所有光伏发电系统均希望光伏组件在相同日照、温度条件下输出尽可大的功率，这就提出了对光伏组件最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的问题。
本文首先讨论了光伏组件本身的P-V，I-V特性，以及温度、光照的影响;然后具体分析了几种常用的MPPT控制方法，并对3种MPPT控制方法作简单的比较。
2 光伏组件的特性A. 物理数学模型根据半导体物理学理论，太阳能组件的等效物理模型如图1所示。
其中：IPH 与日照强度成正比的光生电流;I0 光伏组件反向饱和电流，通常其数量级为10-4A;n 二极管因子;q 电子电荷， ;K 玻尔兹曼常数， J/K;T绝对温度( K);RS光伏组件等效串联电阻;RP光伏组件等效并联电阻;式(1)中参数IPH、Io、Rs、RP、n与太阳辐射强度和组件温度有关，而且确定这些参数也十分困难。
B. 温度、光照对输出特性的影响受外界因素(温度、光照强度等)影响，光伏组件输出具有明显的非线性，图2、图3分别给出其I-V特性曲线和P-V特性曲线。
光伏发电系统MPPT算法研究
光伏发电系统MPPT算法研究1. 引言随着全球能源需求的不断增长和对可再生能源的需求增加，光伏发电系统被普遍认为是未来能源供应的重要组成部分。
然而，光伏发电系统的效率和稳定性受到诸多因素的制约，其中最重要的是光伏阵列的最大功率点跟踪（MPPT）算法。
本文将探讨光伏发电系统MPPT算法的研究进展和应用。
2. 光伏发电系统简介光伏发电系统是利用太阳能将光能转化为电能的一种技术。
它由太阳能电池板、逆变器、储能系统和电网组成。
其中，太阳能电池板是光伏发电系统的核心部件，负责将太阳辐射能转化为直流电能。
然而，与其他能源发电技术相比，光伏发电系统的输出功率和效率受到多种因素的影响，如光照强度、温度和阻抗变化等。
3. MPPT算法的意义MPPT算法是光伏发电系统的核心控制算法，其主要功能是确保光伏阵列处于最大功率点以获取最大的能量转换效率。
光伏阵列的最大功率点随着环境因素的变化而变化，因此需要实时跟踪和调整以保持在最大功率点。
4. 传统MPPT算法研究在过去的几十年里，许多传统的MPPT算法已经得到了广泛的研究和应用。
其中，有三种常见的传统算法是基于理论分析和试验数据的结果：恒压法、增量-减量法和跟踪法。
这些算法具有简单、易实现的特点，但是在光照强度变化大、温度变化剧烈和负载变化快速的情况下，传统算法的精度和性能并不理想。
5. 新型MPPT算法研究为了克服传统算法的局限性，近年来出现了许多新型的MPPT算法。
这些算法基于不同的原理和算法思想，如人工智能算法、模糊控制算法、模型预测控制算法等。
这些新型算法能够更精确地跟踪最大功率点，并且具有更好的动态性能和稳定性。
例如，基于人工智能的算法可以通过学习和自适应调整来适应不同的光照环境。
而基于模糊控制的算法则能够克服传统算法在光照强度突变时的不稳定性。
6. 算法评估和比较为了评估和比较不同的MPPT算法，研究人员通常依据某些标准指标进行性能评估，如能源转换效率、稳定性和响应时间等。
光伏发电系统的MPPT控制算法研究
光伏发电系统的MPPT控制算法研究随着可再生能源的重要性日益凸显，太阳能光伏发电系统作为一种清洁、可持续的能源供应方式，受到了广泛关注。
然而，光伏发电系统中存在一个重要的问题，即太阳能电池组的最大功率点（Maximum Power Point，简称MPPT）跟踪控制。
本文将探讨不同的MPPT控制算法，并分析其优缺点。
一、传统的光伏发电系统MPPT控制算法传统的MPPT控制算法主要包括开环控制和闭环控制两种形式。
开环控制算法主要依赖于模糊控制、PID控制和全局搜索等方式，通过调整光伏电池组的电压和电流来实现最大功率点跟踪。
然而，开环控制算法具有很大的局限性，容易受环境变化和外界干扰的影响，难以保持稳定的跟踪效果。
闭环控制算法通过监测光伏电池组的电压和电流，并将其与期望值进行比较，然后调整光伏电池组的工作状态，以实现最大功率点跟踪。
闭环控制算法具有更好的稳定性和鲁棒性，能够适应各种环境条件和外界干扰，但在一些特定情况下可能无法有效跟踪最大功率点。
二、改进的MPPT控制算法为了解决传统MPPT控制算法存在的问题，研究者们提出了许多改进的算法，如模型预测控制算法、人工智能算法和混合算法等。
模型预测控制算法通过建立光伏发电系统的动态数学模型，预测未来一段时间内的光照条件，并根据预测结果调整光伏电池组的工作状态，以实现最大功率点跟踪。
该算法具有较好的响应速度和适应性，但对模型的准确性要求较高，且计算量大。
人工智能算法，如神经网络和遗传算法等，通过训练和优化模型来实现光伏发电系统的MPPT控制。
这些算法具有较强的自学习和优化能力，能够适应光照条件和光伏电池组参数的变化，但其计算复杂度较高，运行速度慢。
混合算法结合了不同的MPPT控制算法，旨在克服各自算法的局限性，提高最大功率点跟踪效果。
例如，将模型预测控制算法和人工智能算法相结合，利用神经网络预测光照条件，然后通过遗传算法优化控制策略，可以提高系统的鲁棒性和精确性。
基于HPSO算法光伏并网逆变器MPPT技术研究
基于HPSO算法光伏并网逆变器MPPT技术研究随着可再生能源的迅速发展和更新技术的出现，光伏发电逐渐成为一个重要的发展方向。
墨尔本大学的研究人员在这个领域使用了HPSO算法，探索了逆变器的最大功率点跟踪（MPPT）技术，以实现在各种条件下实现最优性能。
1、光伏并网逆变器的原理光伏发电系统中，逆变器是一个非常重要的组成部分，因为它们将直流电转换为交流电，并将其发送到电网中实现共享。
逆变器必须掌握光伏系统输出功率的虚实分量，并通过控制电流和电压来保证其最佳操作。
逆变器的MPPT功能就是帮助系统找到该点，使其在不同的光照条件下都能达到最大功率输出。
2、MPPT技术的分类在实现MPPT功能方面，有各种各样的算法，其中最常见的是Perturbation and Observation（P&O）算法。
这个算法简单易懂，但是存在收敛到错误点的问题，也有其他算法，例如Fuzzy Logic Control（FLC）和Hill Climbing Search（HCS）等。
这些算法中的每一个都有其优缺点，通过研究这些算法，我们可以选择最适合特定环境的算法。
3、HPSO算法随着领域的发展，新的算法不断被引入用于光伏系统的操作效率的提高，其中包括HPSO算法。
HPSO算法是一种基于粒子群优化的算法，其基本思想是通过所有粒子的协作优化来达到全局最优解。
HPSO算法随机初始化一组粒子，然后执行对每个粒子的权重的计算。
这个过程需要让每个粒子扫描解域，同时监测所有粒子的最优解，并将其使用在进一步的搜索中，以实现更深入的优化，最终达到全局最优解。
通过使用HPSO算法对光伏逆变器进行目标功率点跟踪（PPT）的研究，与其他算法相比HPSO算法展现出许多优势。
例如，HPSO算法能够有效地避免被他处峰值或秒级短周期波动打断的问题，这是可靠和可重复的PMPT技术非常重要的因素。
4、实验为了研究HPSO算法的应用，研究人员设计了一种具有MPPT功能的光伏并网逆变器。
5KW非隔离性光伏逆变器Boost电路及基于DSP的MPPT控制.
摘要在绿色再生能源得到广泛应用的今天，太阳能因为其独特的优势而得到青睐。
太阳能光伏发电受到世界各国的普遍关注，光伏并网发电也将成为太阳能利用的主要趋势，必将得到快速的发展。
但因为光伏电池的转化效率较低且输出特性受外界环境因素影响大，使光伏电池实时输出最大功率成为关键。
因此光伏最大功率跟踪也成为光伏发电系统的关键技术之一。
本文主要对光伏最大功率跟踪控制技术以及Boost（升压斩波电路）电路优化设计进行研究。
首先，对光伏电池的电气进行测量，得到了光伏电池的输出特性；采用基于Boost的实现方案，分析光伏最大功率跟踪的工作原理，进行DSP 单片机TMS320F2812实现扰动观察法的C语言编程。
最后进行样机组装并实验，实验证明，本设计能够完成对Boost电路的设计与优化，并能够较好的完成最大功率点跟踪。
关键词：光伏发电；最大功率跟踪；DSP；Boost电路；扰动观察ABSTRACTToday the green renewable energy is widely used , solar is favored because of its unique advantages. Solar photovoltaic power is widely concerned around the world, photovoltaic solar power generation will also become the main trend of development and also be rapid. But because of low conversion efficiency of photovoltaic cells and the output characteristics are affected by the environmental factors, making the largest power of photovoltaic cells real-time output the key. Therefore, the maximum power tracking of solar photovoltaic power generation system has also become one of the key technologies.In this paper, I will mainly research the maximum power tracking technology of the PV, design and improve the Boost circuit (Boost cut broken circuit). First, I measuring the electrical characteristics of photovoltaic cells , and get the output characteristics of photovoltaic cells; then based on Boost circuit of implementations, analysis the works of Photovoltaic maximum power tracking. Then, based an the DSP microcontroller TMS320F2812 , I use the method of perturbation and observation ,to do the programming based on C language.At last, I assembled the sample machine and did experiments, those experiments showed that the paper can accomplish the design and optimization of Boost circuit. And the experiments also showed that the design can complete the maximum power point tracking.Key words：PV；MPPT；DSP；Boost circuit；perturbation and observation目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (11)1.1 选题背景 (11)1.1.1 能源现状 (11)1.1.2 太阳能光伏发电 (11)1.2 本课题的研究意义和任务 (13)2单相光伏并网发电系统基本原理 (13)2.1 单相光伏并网发电系统结构组成 (14)2.2 主要部分工作原理 (15)2.2.1 DC-DC变换器 (15)2.2.2 DC-AC逆变器 (15)3 光伏电池的特性测量 (17)3.1 光伏电池的等效电路模型 (17)4 硬件电路设计 (17)4.1 Boost电路工作原理 (20)4.2 Boost电路实现光伏最大功率跟踪的理论依据 (21)4.3 Boost电路主要器件选择 (23)4.3.1 电感L (23)4.3.2 电容C (23)4.3.3 功率开关管V和二极管D (24)4.4 控制电路 (24)4.5 驱动电路 (24)4.6 缓冲电路 (25)4.7 检测采样电路 (29)4.7.1 电压采样电路 (30)4.7.2 电流采样电路 (31)4.8 液晶显示 (31)5 软件设计 (32)5.1 光伏最大功率跟踪控制方法 (32)5.2 光伏最大功率跟踪算法的实现 (33)5.3 系统调试实验及分析 (36)结论 (40)参考文献 (41)致谢 (42)附录A 硬件电路总图 (43)附录B 程序代码 (44)1前言1.1 选题背景1.1.1能源现状随着全球工业化进程的进一步深化，对于能源的消耗也在日益增加，而传统能源，像煤炭、石油、天然气储量有限，随着时间的推移，这些能源正在被加速消耗，全球正面临能源危机的挑战。
基于DSP的光伏并网技术的研究与实现
ｍｅ ｔｌｒｓ ｌ ｒ ｒ ｓｎ ｅ Ｏｄ ｍｏ ｓｒｔ ｈ ｔ ｈ ｒｄｖ ｌ ｇ ａ ｅｔａｅ ｆｅ ｔ ｅｙｂ ｒｄ ｃ ｎ ｅ ｔｄｃ ｒｅ ｔ ｔ ｈ ｎ ａ ｅ ｕｔ ａｅｐ ｅ ｅ ｔｄｔ ｅ ｎ ｔａｅｔ ａ ｅｇ ｉ ｏｔ ｅｃ ｎｂ ｒ ｃｄ ｅｆｃｉ ｌ ｙｇ ｉ－ｏ ｎ ｃｅ ｕ ｒｎ ｈｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｖ ｗｉ
ｐｏ ｏｅ ｒ ｐ ｓ ｄ，ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ａ ｄ ｒ ｉｃ ｉ ｏ ｒ ｏ ｔ ｇ ｅ ｏ ｃ ｏ ｓｎ ｅ ｅ ｔ ｎ Ｔｈ ｎ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｎ ｄ ｎ ｙ ｐ ｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｅｈ ｒ ｗａ ｅｃｒ ｕ ｔ ｆｇ ｉ ｖ ｌａ ｅ ｚ ｒ － ｒ ｓ ｉ ｇ ｄ ｔ ｃ ｉ ． ｄ ｏ ｅ ｈ ｘ ｅ ｉ ｍｅ ｔｈ ｓｂ ｅ ｏ ｅｂ ｒ — ｇａ ｒ ｍｍｉｇ ｉ ｈ ｏ ｔ ｒ ｆＣＣ ３ ３ ａ ｄ ｕ ｉ ｇ ＴＭ Ｓ ２ Ｆ２ １ ｎ ｎ ｔ ｅ ｓ ｆｗａ ｅ ｏ Ｓ ． ｎ ｓｎ ３ ０ ８ ２，ａ ｋ ｎ ｆＤＳ ｈ ｐ ｓ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｈ ｐ ｉ ｄ ｏ Ｐ ｃ ｉ ，ａ ｈ ｏ ｔｏ ｌ ｇ ｃ ｉ ．Ｔｈ ｘ ｅ ｉ ｉ ｅ ｅ ｐ ｒ—
ｔ ｅ ｇ ｉ ｏ ｌ ｔ ｎ ｃ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅｇ ｉ－ ｏ ｎ ｃ ｅ ｕ ｒ ｎ ． Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｅ ｓ ｒ ｔｇ ｏ ｈ ｏ ｔ ｒ Ｌ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｈ ｒｄ ｐ ｌ ｉ ａ ｓ ｄ ｂ ｈ ｒｄ ｃ ｎ ｅ ｔｄ ｃ ｒ ｅ ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａ ｎ ｗ ｔ ａ ｅ ｙ ｆ ｒ ｔ ｅ ｓ ｆｗａ ｅ ＰＬ ｔｃ ｎ ｌｇ ｓ ｕｏ
基于光伏电池数学模型的MPPT算法的研究
跟 踪法 （ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ， ＭＰ Ｐ Ｔ ） 。
根 据 光伏 电池非 线 性输 出特 性 ，且其 输 出功
率 受 电池 温度 、光照 强度 等 因素 的影 响 。 由于光
池边 缘 的露泄 电阻等组 成 ；咫 为 串联 电阻 ，主要
Ｚ 上 Ｔ
ｈ
上
值 约升
在 一 定 的 电池 温度 和光 照 强度 下 ，光 伏 电池
可 以工 作 在 不 同的输 出 电压 ，但 只有 工 作在某 一 输 出 电压 时 ，光 伏 电池 的输 出功 率才 能达 到 最大
图 １ 光 伏 电池的等效 电路
图 １中， 为 光生 电流 ， 值 正 比于光 伏 电 池 的面 积和 入 射光 的辐 照度 ，同时 受 电池 温 度 的 影 响 。一般情 况 下 电池 温度 每升 １ ℃， ７ ８ ； 为暗 电流 ，即无 光 照下 的硅 型光伏 电池 由外 电压作 用 下 Ｐ ～ Ｎ 结 内流 过 的单 向电流 ；Ｒ 为 旁路 电阻 ，主要 由电池表 面污 浊 和半 导体 晶体 缺 陷 引起 的漏 电流所对 应 的 Ｐ ． Ｎ 结 露泄 电阻和 电
２ ０ １ ３ 年１ ０ 月
伏 电池 输 出两 端 开 路 （ 也叶 ∞ ） 时 所测 得 的输 出 电 压值 ，其值 与 入射 光辐 照度 的对数 成 正 比 ，与 温 度 成反 比。 通 过对光 伏 电池 的等 效 电路进 行分 析 ，
基于DSP的光伏并网发电系统的研究与设计
基于DSP的光伏并网发电系统的研究与设计作者：孙华平来源：《消费电子·理论版》2013年第02期摘要：介绍了太阳能光伏并网发电系统的组成，阐述了对最大功率点进行跟踪的控制方法，对系统的主电路和基于DSP芯片TMS320F2812的控制电路进行了详细的分析。
关键词：DSP；光伏并网；发电系统中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 04-0037-02一、引言能源是国民经济发展和人民生活水平提高的动力源。
经济和社会发展，人口的快速增长和人民生活水平的提高，对化石能源消耗比例已经很大，未来世界能源消费将继续增长，发展新能源已成为当务之急。
在自然界中，最丰富的能量来源是太阳能。
太阳能作为一种新型的绿色可再生资源，越来越多地进入生活的各个领域，包括太阳能发电成为主要研究方向为利用太阳能。
利用太阳能光伏发电系统容量合适的逆变器连接到公共电源线和发电，光伏发电系统的网格功能，不需要分布式光伏发电的储能方面成为主力之一。
被转换成交流电的电池产生的直流高效率的光伏发电系统的逆变器电路。
该系统采用了基于DSP的并网光伏系统。
二、系统组成光伏并网系统主要由光伏阵列，逆变器和控制器。
光伏阵列太阳能转化为电能的太阳能电池的输出通过日照强度，电池结温的因素。
在一定的温度和日光照射的强度下，太阳能电池的最大功率点。
成正弦交流到光伏电池的最大功率点跟踪控制，以及逆变器电网中的电流波形和功率，以获得最大的发动机功率的网格控制器由光伏阵列产生的直流电力转换器电网。
图1为模拟光伏并网发电系统结构框图三、MPPT控制为了实现光伏阵列以保持工作在最大功率点，需要高功率点跟踪观察。
MPPT的实现实际上是动态的自我优化的过程中，阵列电流输出电压和电流检测，得出当前阵列输出功率，通话已存储阵列的电源相比，舍小存大的规律。
不停止的循环，数组的动态最大功率点。
现在经常使用的方法有固定电压法，扰动观察法，电导增量法。
光伏系统中的MPPT算法研究
光伏系统中的MPPT算法研究本文提出了恒定电压法与变步长的滞环比较法相结合的MPPT新算法。
该算法有效地克服了传统MPPT算法中存在的振荡和误判现象，同时兼顾到跟踪速度和精度的要求。
标签：MPPT；恒定电压法；滞环比较法；Matlab/Similink0 引言本文根据光伏电池输出特性与光照度和温度的关系，建立了基于Boost电路的MPPT仿真模型，在分析恒定电压法和常规扰动观察法的优缺点基础上，对扰动观察法进行了改进，提出了一种将恒定电压法发和变步长滞环比较法相结合的MPPT控制新算法。
2 MPPT算法的提出2.1 恒定电压法根据1.2中的P-U特性曲线，在辐射度大于一定值并且温度变化不大时，光伏电池的输出P-U曲线上的最大功率点几乎分布于一条垂直直线的两侧附近。
因此，若能将光伏电池输出电压控制在其最大功率点附近的某一定电压处，光伏电池将获得近似的最大功率输出，这种MPPT控制称为恒定电压法[1-2]。
由上所述，可以认为光伏阵列的最大功率点电压近似为恒定电压，即：（1）其中，系数k的取值取决于光伏电池的特性，一般k的取值大约在0.8左右。
恒定电压法是一种开环的MPPT算法，其控制简单迅速，但由于其忽略了温度对光伏电池输出电压的影响，因此温差越大，恒电压跟踪法跟踪最大功率点的误差也就越大。
2.2 变步长的滞环比较法扰动观察法是采用两点进行比较，即现在的工作点与扰动前的工作点进行比较，根据功率的变化方向决定电压的扰动方向，除造成较多的扰动损失外，还可能出现误判。
变步长的滞环比较法可在日照强度快速变化时不跟随移动工作点，而是等到日照强度比较稳定后再跟踪到最大功率点，减少了扰动损失[3]。
变步长滞环比较法的基本工作原理为：假设A点为当前工作点且未发生误判，以A点为中心，左右各取一点形成滞环，依据判定的扰动方向扰动至B点，再反向两个步长扰动至C点，如果C、A、B的功率测量值依次为、、，三点的电压为、、，且满足：、。
光伏发电系统MPPT控制算法的研究
光伏发电系统MPPT控制算法的研究摘要：社会和科学技术的快速发展离不开能源，传统能源（如石油、煤炭等）已经不能满足人类日益增长的物质需要，急需寻求新型的可再生绿色能源来弥补或者代替传统能源。
太阳能是一种新兴的可再生绿色能源，太阳能光伏发电系统是一种以太阳能为主要能源的新型发电系统，此系统可以与电网系统直接连接并网运行，但是其输出特性不仅与负载有关，而且还受外部环境的影响。
因此，为了提高光伏系统的光电转换效率，对太阳能光伏最大功率点跟踪控制技术（MPPT）进行研究是非常重要的。
本文着重分析目前常用的几种MPPT控制算法。
关键词：光伏发电；MPPT；输出特性；电导增量法；扰动观察法；引言：在正常工作情况下，随着光强、温度、天气等外界环境参数变化，光伏电池的输出特性也会随之变化，呈现出非线性特征。
为了充分发挥光伏电池的效用，希望光伏电池能够总是工作在最大功率点附近。
理论上，根据电路原理，当光伏电池的输出阻抗和负载阻抗相等时，光伏电池的输出功率最大，可见光伏电池的MPPT过程实际上就是基于光伏电池输出阻抗和负载阻抗等值匹配的过程。
由于光伏电池的输出阻抗受环境因素的影响，因此如果能通过控制方法实现对负载阻抗的实时调节，并使其跟踪光伏电池的输出阻抗，就可以实现光伏电池的MPPT控制。
一、光伏电池工作原理光伏电池是一种将太阳能转换成电能的光电器件，一般由半导体材料构成，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。
它们的发电原理基本相同，均是以PN 结的光伏效应作为理论机理。
当光照射在半导体PN结上时，一部分太阳光被光伏电池所吸收，在半导体中将会激发出价电子，产生大量的光生电子-空穴对，这被称为内光电效应。
半导体中电子-空穴对在内电场的作用下，光生电子往半导体的 N区靠拢，空穴往半导体的P 区靠拢，这样就在半导体器件两端产生一个由P 区指向N 区的电场，该电场的方向和内电场的方向相反，所以将会抵消掉一部分，余下的电场使半导体材料的P 区带正电，N区带负电，这样就在半导体上产生电动势，这种现象就称为光生伏特效应，简称光伏效应。
基于太阳光伏发电系统的MPPT优化算法研究
基于太阳光伏发电系统的MPPT优化算法研究随着气候变化问题的日益严重，全球对新能源的需求也越来越高。
太阳能作为最为广泛利用的一种新能源，其在家居、工业、交通等领域都得到了广泛的应用。
而太阳光伏发电系统作为太阳能的主要应用形式，具有运行稳定、环保节能等优点。
然而，太阳光伏发电系统的效率是影响其市场普及和发展的关键因素之一。
针对此问题，MPPT(最大功率点跟踪)优化算法被广泛应用于太阳光伏发电系统中，极大提高了太阳光伏发电系统的效率和应用前景。
一、太阳光伏发电系统太阳光伏发电系统是利用太阳能电池板将太阳能转换为电能的系统。
简单来说，太阳光伏发电系统由太阳能电池板、DC-DC变换器、直流负载等组成。
太阳能电池板将太阳能转换为电能之后，通过DC-DC变换器转换为可以进行商业用途的电能输出。
太阳光伏发电系统可广泛应用于建筑物、交通等各个领域。
二、 MPPT优化算法MPPT(最大功率点跟踪)算法是太阳光伏发电系统中的重要组成部分，可以实现电池系统在任何阳光强度下都能工作在最大功率点的状态。
在实际应用中，由于光照的不稳定性以及季节、天气的变化，太阳光伏发电系统的输出功率也会不断变化，而MPPT算法就是为了保持系统的最大输出功率而设计的。
基本原理MPPT算法的基本原理是通过不断更改负载电流，使得太阳能电池板的输出功率最大，从而跟踪太阳能电池板的最大功率点。
MPPT算法可分为迭代式和非迭代式算法两种，其中非迭代式算法应用较为广泛。
非迭代式算法的基本思想是通过模拟微处理器，实现对太阳能电池板电流和电压的采集，并通过数据处理，实现输出功率最大化。
优点MPPT算法将太阳光伏发电系统的输出功率最大化，大幅提升了其输出效率；同时，MPPT算法应用灵活，能够在各种场合中都进行有效的跟踪和控制，保持太阳能发电系统的最优状态。
此外，MPPT算法可以降低系统的工作温度，延长太阳光伏发电系统的寿命；节省更多的能源，减少二氧化碳的排放，起到了环保节能的作用。
光伏发电系统MPPT控制方法研究
光伏发电系统MPPT控制方法研究近年来，随着环保意识的增强和可再生能源技术的迅速发展，太阳能光伏发电在全球范围内逐渐流行起来。
而在光伏发电系统的运行中，MPPT控制方法则成为了关键环节。
MPPT（Maximum Power Point Tracking）是光伏发电中非常重要的控制技术，主要用于寻找光伏电池阵列的最大功率点，确保系统获得最大的电能输出。
MPPT控制方法的本质是控制光伏电池充电电压和充电电流，以求得最大输出功率。
目前，常用的MPPT控制方法有全局搜索算法、模型预测控制、逆变输入阻抗法等。
本文将针对这些方法进行分析。
一、全局搜索算法全局搜索算法是一种比较传统的MPPT控制方法，其原理是通过对PV阵列的输入电压、输入电流、电池电压和电池电流等参数进行测量和分析，得出参考值，然后通过迭代算法找到最大功率点。
虽然全局搜索算法在理论上理想，但在实际应用中存在一些问题。
首先是计算量大，需要进行大量的计算，降低了系统的实时性和控制精度。
其次，该算法对光伏电池模型的准确性要求较高，如模型误差较大，将导致系统失效。
最后，当阴影遮挡或天气变化等因素引起光伏电池输出变化时，全局搜索算法也不易适应其变化。
二、模型预测控制模型预测控制是一种基于模型的先进控制技术，其原理是利用数学模型对光伏电池阵列的输出功率进行预测和控制，从而实现实时跟踪最大功率点。
相比于全局搜索算法，模型预测控制具有更高的效率和精度。
该算法可以实时反映光伏电池阵列的实际情况，可以在阴影遮挡或天气突变时快速做出应对方案，从而提高光伏发电系统的运行效率。
三、逆变输入阻抗法逆变输入阻抗法是一种基于光伏逆变器的MPPT控制技术，其原理是利用逆变器的输入阻抗特性来调整光伏电池的输出电压和输出电流，从而达到最大功率点跟踪目的。
与全局搜索算法和模型预测控制相比，逆变输入阻抗法在控制精度和计算时间上都具有优势。
该方法利用了逆变器的特性，只需进行少量的计算即可快速实现最大功率点跟踪，同时逆变器本身也能够保护光伏电池阵列免受气象灾害等外界因素的影响。
光伏并网逆变器M及双闭环控制技术研究
光伏并网逆变器M及双闭环控制技术研究一、概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发和利用受到了广泛关注。
光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，已经成为全球能源转型的重要方向。
光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其性能直接关系到整个系统的发电效率和电能质量。
对光伏并网逆变器及其控制技术的研究具有重要的现实意义和应用价值。
光伏并网逆变器的主要功能是将光伏电池板产生的直流电能转换为交流电能，并将其并入电网中供用户使用。
在这一过程中，逆变器需要实现最大功率点跟踪（MPPT），以最大化光伏电池板的发电效率同时，还需要保证并网电流的波形质量，减少对电网的污染。
为了实现这些功能，光伏并网逆变器通常采用双闭环控制技术，即外环控制负责调整逆变器的输出功率，内环控制则负责调节并网电流的质量。
目前，光伏并网逆变器的控制技术已经得到了广泛的研究和应用。
随着光伏发电系统规模的扩大和电网对电能质量要求的提高，传统的控制技术已经难以满足实际需求。
研究新型的光伏并网逆变器及其控制技术，提高系统的发电效率和电能质量，是当前光伏领域的重要研究方向。
本文将对光伏并网逆变器及其双闭环控制技术进行深入研究和分析。
介绍光伏并网逆变器的基本原理和结构详细阐述双闭环控制技术的基本原理和实现方法分析现有控制技术存在的问题和不足提出一种新型的光伏并网逆变器及其控制技术，并通过仿真和实验验证其有效性和优越性。
本文的研究成果将为光伏发电系统的优化设计和高效运行提供理论支持和技术指导。
1.1 研究背景与意义随着全球能源结构的转型和可持续发展理念的深入人心，光伏产业作为清洁能源的重要组成部分，正日益受到各国政府和科技界的关注。
光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其性能直接关系到电能转换效率、系统稳定性及电网接入质量。
研究和优化光伏并网逆变器的控制技术，对于提高光伏发电系统的整体性能、推动光伏产业的健康发展以及实现能源的绿色转型具有重要意义。
光伏逆变器中MPPT算法研究
光伏逆变器中MPPT算法研究摘要：随着能源的大量消耗，各国都在加大对可再生能源开发，而我国光伏技术与世界先进国家相比仍有不少的差距。
普通逆变器与光伏逆变器主要区别在于其输入端的能量来源。
本文采用两级独立结构，前级通过升压电路完成最大功率点跟踪，后级通过改进的单级性调制方式完成离网逆变，通过实验验证改进的mppt算法的有效性。
关键词：mppt，光伏逆变器，hpwm，单片机控制中图分类号：p754.1 文献标识码：a 文章编号：1.引言光伏发电系统可以分为离网光伏发电系统和并网光伏发电系统。
评价光伏逆变器的性能主要是以最大转换效率来衡量的，在光伏发电系统中，为了提高整个系统的效率，多采用最大功率点跟踪（mppt）方式，其主要功能是保证光伏电池输出侧的电压及电流乘积最大，从而将光伏电池的能量全部转化为后级的功率，可以说mppt已经成为光伏系统中所不可缺少的一部分。
因此，随着太阳能光伏发电的不断发展，mppt的方法实现及优化有着广阔的发展前景[1]。
近年来，对mppt技术国内外已有多种方法提出：干扰观测法、电导增量法、模糊控制t法、神经网络法等算法。
干扰观测法是目前应用最多的一种方法，而在稳态情况下，该方法会本质上会使光伏电池输出功率在最大功率点附近振荡，也会造成一定的功率损失。
光伏电池输出特性曲线突然改变时，还会发生误判现象。
而为了提高动态响应，提出了变步长的干扰观测法，此方法虽有相应的改善，但仍旧无法消除最大点附近的功率损失。
而后的改进方法分析了光伏电池的输出特性，针对不同曲线特性，开始工作时即检测开路电压，直接设置工作点在开路电压的76%电压处，再进行进一步完成最大功率跟踪，从而提高整体的动态响应。
相比于干扰观测法，作为另一种较为常用的mppt方案-电导增量法，响应速度比较快，但是其对传感器的精度要求比较高，且控制比较复杂。
同样，该方式也可通过改变步长，提高动态和稳态响应。
由于实际电路中存在很多干扰和采样不准确的问题，电导增量法也只能保证输出功率在一定范围内[2]。
mppt算法研究的目的及意义
开题报告光伏发电是有效利用太阳能资源的途径之一,近年来受到了世界各国的高度重视并得到了快速的发展。
目前，光伏发电面临的主要问题之一就是转换效率低。
解决这一问题的途径之一就是在光伏发电过程中进行最大功率点跟踪.目前,国内外许多文献资料已提出了各种各样的光伏最大功率点跟踪算法，在提高光伏发电效率方面取得了显著的成效。
其中，扰动观测法由于其控制思路简单、算法不复杂、对硬件要求低等优点而得到了广泛的应用.但是，扰动观测法存在扰动步长很难选择的问题，导致其较难兼顾提高动态响应速度和稳态跟踪精度。
针对这一问题，本文提出了一种基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT算法.本文的主要工作和成果如下：1。
在分析光伏电池输出特性和扰动观测法等最大功率点跟踪算法的基本原理基础上，提出了一种基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT算法。
该算法采用一个变步长因子k与前次扰动的功率差和电压差的比值求积的结果作为下一次扰动的步长，这里的变步长因子k随光伏短路电流Isc的变化而变化,k和Isc之间的关系通过MATLAB的自适应神经模糊推理系统训练得到.2.在MATLAB中建立光伏电池的仿真模型和光伏最大功率点跟踪模型并进行具体仿真分析。
通过仿真分析验证了基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT算法的可行性与有效性。
3。
进行了光伏MPPT 控制系统的设计。
分别完成功率电路模块和控制电路模块中的各类硬件电路的设计。
同时，根据系统功能的要求完成了光伏MPPT控制系统的软件设计.4。
建立光伏最大功率点跟踪实验平台并进行具体实验分析.通过实验分析验证了光伏MPPT控制系统能够精确、稳定地工作和基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT算法能够有效地进行光伏最大功率点跟踪。
5.最后,对全文进行总结,并对今后进一步的研究提出一些展望。
随着化石燃料的日渐枯竭及生态环境的日益恶化,开发利用无污染或少污染的新型可替代能源已经是大势所趋。
太阳能作为取之不尽用之不竭、近乎无污染的优点受到世界各国的关注和支持。
基于改进MPPT算法的光伏并网系统研究
【 文献标识码 】 Ａ
０ 引言
由于全 球化 石 能源 正 日益枯 竭 ， 各 国加 大 了可 再 生 能 源利 用 研 究 。随着 现 代 科 学技 术 的不 断 发 展． 光伏 发 电技 术越 来越 来成 为 最具 发展 前 景 的新 能 源发 电技 术之 一 。然 而 ， 光 伏 电池 的输 出易受 外 界 环境 诸如 光 照强度 、环境 温度 等 因素 的影 响 ， 具 有 强烈 的非 线性 特性 ［ １ ］ 。所 以 ， 有 必要 对 光伏 电池 最 大 功率 点进 行 跟踪 。最大 功率 点 跟踪 （ ＭＰ Ｐ Ｔ ） 技 术 可 以保 证 光 伏 电池在 外 界 环 境 发生 变 化 时 始 终 输 出相 应 的最 大功率 。 实 现光 伏 发 电系统 电能 的有 效 利用 。 目前 ， 最 大 功率 点 跟 踪 方法 有 多 种 ， 较 为 常 用
图１ 不 同 光 强 光伏 『 ＿ Ｕ特 性
６
基于改进ＭＰ 算 法的光伏并 网系统研究
Ｖ ｏ ｌ ＿ １ ７ Ｎ ｏ ． ４
通用 仿 真模 型 ， 在 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ平 台下进 行 了仿 真 。 通 过
仿 真验 证 了在 光 照 和温 度 变化 时 最 大功 率 点 的 跟
降低 光 伏 电池 能量 转换效 率 ， 而且 还会 造成 并 网 电流 产 生畸 变。针 对上 述 问题 ， 笔者 改进 了传
统 扰 动观 察 法 ，提 出 了一种 改进 型Ｍ Ｐ Ｐ Ｔ 算 法 ，并 在Ｍ ａ ｔ ］ ａ ｂ ／ Ｓ １ ｍ ｕ ］ １ ｎ ｋ 环 境 下搭建 了含 有
池 运行 受外 界环 境温度 、太 阳光 照 强度 的影 响 ， 呈
现 典 型 的非 线性 。
光伏系统MPPT控制策略研究
光伏系统MPPT控制策略研究随着能源需求的增长和环境污染的加重，越来越多的国家开始关注可再生能源的利用。
而太阳能作为最为广泛的可再生能源之一，逐渐得到了广大民众的认可。
在太阳能应用的过程中，光伏系统是其中最为常见且重要的形式。
而在光伏系统中，MPPT （Maximum Power Point Tracking）控制器是其中的关键元件之一。
MPPT控制器的功能是将太阳能电池的输出功率最大化，从而提高太阳能电池板的转换效率及发电效益。
而由于光伏电池的常见的输出特性曲线是非线性的，所以需要使用MPPT控制器来追踪并调整输出端口的电压和电流，以确保太阳能电池板正常充电。
在目前的研究中，MPPT控制器的种类比较多，但实现原理基本相同，只是采用的算法和控制策略有所差异。
常见的MPPT控制器有：电压比较法、单项思迅算法、模糊控制法、神经网络法、遗传算法等。
接下来我们将对这些算法进行概要介绍。
电压比较法电压比较法是MPPT控制器中实现较为简单的一种方式。
该方式通过定时读取太阳能电池板的电压，并与设定值进行比较，进而控制输出端口的电压。
其原理简单，容易实现，但其精度仅限于电压测量精度，而不能反映电池的实际工作状态。
单项思迅算法单项思迅算法是一种较为常见且应用广泛的MPPT控制器算法。
该算法常被用于RFID（射频识别）和视频图像处理中。
该算法以极短的时间理解和适应环境，并选出最优解。
在MPPT控制中，该算法会在众多的放电点中选择最适合的那一个电点。
模糊控制法模糊控制法是由笛卡尔提出的一种新型控制理论方法。
该方法的优势在于良好的适应性，可以适应复杂的非线性系统，且具有高效准确、可靠性强、调节时间短等优点。
在MPPT控制中，可以使用模糊控制法对太阳能电池板的输出功率进行控制和优化。
神经网络法神经网络法是一种基于模拟人脑的思考机制开发的一种人工智能算法。
该算法在MPPT控制中，可以对太阳能电池板的输出功率进行极为精确的计算和控制。
基于DSP的光伏发电系统MPPT控制器设计
本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作和取得的研究成果。本论文中除引文外，所有实验、数据和有 关材料均是真实的。本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人 或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究所做的 贡献均己在论文中作了声明并表示了谢意。
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基于DSP光伏并网发电系统的逆变器设计
基于DSP光伏并网发电系统的逆变器设计谢维;陈小荣;肖莹【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)006【摘要】Grid-connected system is the trend of development of solar energy photovoltaic system. According to the typical characteristics of the photovoltaic power generation system, a photovoltaic inverter of 5 kW level rated power is designed. Using TMS320F240 as the DSP core, constitutes the two stage grid-connected inverter, i.e. DC-DC and DC-AC. Through the experiment carried out by a series of polycrystalline silicon PV array, maximum power point tracking (MPPT) is realized, as well as the control function of anti-islanding effect. The results show that, based on DSP current tracking control strategy, the fundamental component of the sine-wave current is about 99.6 percentage of the total output current, which achieve the same frequency and phase with the grid voltage.%并网发电系统是太阳能光伏系统的发展趋势，针对光伏并网发电系统的典型特点，设计了5 kW额定功率级的光伏逆变器。
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太阳能光伏发电是当前利用新能源的主要方式之一，光伏并网发电是光伏发电的发展趋势。
光伏并网发电的主要问题是提高系统中太阳能电池阵列的工作效率和整个系统的工作稳定性，实现并网发电系统输出的交流正弦电流与电网电压同频同相[1-2]。
最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tr acking)是太阳能光伏发电系统中的重要技术，它能充分提高光伏阵列的整体效率。
在确定的外部条件下，随着负载的变化，太阳能电池的输出功率也会变化，但始终存在一个最大功率点。
当工作环境变化时，特别是日光照度和结温变化时，太阳能电池的输出特性也随之变化，且太阳能电池输出特性的变化非常复杂。
目前太阳能光伏发电系统转换效率较低且价格昂贵，因此，使用最大功率点跟踪技术提高太阳能电池的利用效率，充分利用太阳能电池的转换能量，应是光伏系统研究的一个重要方向。
1 单相光伏并网发电系统的组成
单相光伏并网发电系统的功能是将太阳能电池阵列输出的直流电变换为交流电，经过交流滤波后把正弦波交流电送入电网。
并网DC/AC逆变器是光伏并网发电系统的核心部件之一，主要采用电压源型电流控制。
为满足电压源型电流控制并网逆变器的固有交直流变化比关系，即直流侧电压要高于交流侧电压，在光伏电池阵列输出电压较低的系统中，在DC/AC逆变电路前增加一个Boost（升压）电路进行电压匹配。
光伏并网发电系统采用双闭环控制实现并网电流与电网电压同频同相的跟踪，并稳定全桥逆变电路的直流母线电压。
图1是单相光伏并网发电系统框图。
2 光伏并网系统工作电路原理
光伏并网系统工作时的电路原理图如图2所示[3-4]。
图中，Vg是电网电压，Vi是并网逆变器输出的高频SPWM电压，R为线路等效电阻，L为串联电感，I为送入电网的电流。
为保证送入电网功率因数为1，送入电网的电流相位必须与电网电压相位一致。
以电网电压Vg为参考，则I与Vg同相位，线路等效电阻R两端的电压VR与电网电压Vg相位一致，串联电抗器L两端的电压VL相位则落后于VR 90°，由此可得Vi相位和幅值。
图3为系统工作矢量图。
3光伏并网系统MPPT跟踪算法
太阳能光伏电池输出特性为非线性，输出功率受光照强度和环境温度的影响非常明显。
在任何时刻,光伏电池都存在一个最大输出功率的工作点，而且随着光照强度和温度的变化，最大功率点的位置也在不断变化。
为能充分利用太阳能光伏电池的光电转换能力，就需要实时控制光伏电池的工作点，以获得最大功率输出。
3.1 定步长算法
图4是具有定步长的MPPT一阶差分算法框图。
实现太阳能光伏阵列的最大功率点跟踪实质上是一个自寻优过程[5]，通过对光伏阵列当前时刻输出电压与电流的检测，得到当前时刻光伏阵列输出功率，再与已被存储的前一时刻光伏阵列功率值比较，舍小存大，再检测，再相比较，如此不停地周而复始，便可使光伏阵列动态地工作在最大功率点上。
功率达到最大值时满足：
3.2变步长控制算法
由光伏阵列的I-V特性曲线可知，只有当光伏阵列工作在最大功率点时，光伏阵列才能输出最大功率[6-7]。
定步长的MPPT一阶差分算法是以光伏阵列输出功率最大为跟踪目标的。
但在实际系统中，最重要的是负载获得的功率是否为最大。
基于此提出以负载获得功率的变化代替以光伏阵列输出功率的变化来进行最大功率点跟踪的控制策略。
同时，根据电网电压基本上为恒定值的特性，对注入电网的电流的变化进行最大功率点跟踪。
在具体控制算法上采用改进的变步长电压扰动法，当离最大功率点较远时，步长较大，寻优速度加快；当接近最大功率点时，步长较小，逐渐地逼近最大
功率点；当非常接近最大功率点时，系统稳定在该点工作，最终实现光伏阵列的真正最大功率点跟踪。
电流在实际的跟踪过程中，搜索步长要根据当前光伏阵列的工作点相对于最大功率点的距离而作出相应改变；同时，在搜索过程中，为了避免误判断设置了光伏阵列工作电压的上下限幅值。
相应的控制框图如图5所示。
4 实验结果分析
对以DSP为核心控制的数字化光伏并网系统进行了实验分析。
DC/DC直流升压(B oost)电路将100V直流电压升到400V直流电压，主电路采用电压型逆变的拓扑结构，开关器件采用IGBT，驱动信号由DSP 控制电路经光耦隔离后给出。
图6为MPPT算法的光伏阵列输出曲线，图7为并网电流与电网电压波形。
实验结果表明：基于DSP的光伏并网系统能较好地跟踪光伏阵列最大功率点，使负载获得最大功率。
通过对电网电压相位的捕捉和电感电流的采样，实现了系统输出的并网电流与电网电压保持同频同相，且并网电流波形与电网电压波形时刻保持轮廓一致，从而保证功率因数接近1，实现以220V/50Hz正弦交流电顺利并网。
以DSP为主要控制芯片的光伏并网系统，具有较好的工作性能与动态响应特性。
在定步长MPPT一阶差分法基础上，采用使负载获得最大功率为跟踪目标的变步长MPPT 控制算法，能更好地实现最大功率点的跟踪。
该算法可以降低光伏发电系统的太阳能电池阵列的功率配置,且能适应光照强度和环境温度的较大变化，从而降低系统成本, 有效地提高系统性能价格比，使太阳能电池得到充分的利用。
该系统还能自动同步跟踪电网频率和相位，使输出功率因数接近1，提高了系统的稳定性，增加了应用范围。
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